카우씰

Mechanical Seal의 부품은 무엇입니까?

메카니컬 씰을 구성하는 구성 요소가 궁금하십니까?

이번 블로그 게시물에서는 메카니컬 씰의 주요 부분을 분석하고 그 기능을 설명하겠습니다.

결국에는 이러한 중요한 밀봉 장치가 어떻게 작동하는지 명확하게 이해하게 될 것입니다.

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주요 씰링 구성 요소

메카니컬 씰의 주요 씰링 구성 요소는 씰 링이라고도 알려진 씰 표면입니다. 이러한 정밀 가공 구성요소는 회전 샤프트와 고정 하우징 사이의 유체 누출을 방지하는 주요 밀봉 인터페이스를 생성합니다.

씰 표면은 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

  1. 고정면(기본 링): 펌프 케이싱 등 장비의 고정 하우징에 고정되는 구성품입니다. 고정면은 고정된 위치에 유지되며 샤프트와 함께 회전하지 않습니다.
  2. 회전면(결합 링): 샤프트에 부착되어 회전하는 구성품입니다. 회전면에는 스프링이 장착되어 고정면과의 접촉을 유지하고 작은 샤프트 움직임이나 정렬 불량을 수용합니다.

씰 표면 배열

  • 균형 잡힌 씰: 밀봉된 유체압력에 노출되는 면적이 작아 폐쇄력이 감소하여 발열 및 마모가 적습니다.
  • 불균형 씰: 밀봉된 유체 압력에 노출되는 면적이 더 넓어서 더 높은 폐쇄력을 생성합니다. 디자인이 더 단순하지만 마모율이 더 높을 수 있습니다.
  • 탠덤 씰: 이 제품에는 직렬로 배열된 두 세트의 씰 면이 있어 기본 씰이 실패할 경우 백업 씰을 제공합니다.
  • 이중 씰: 이는 사이에 장벽 유체가 있는 두 세트의 씰 면으로 구성되어 공정 유체를 대기로부터 격리합니다.

유체 필름

일반적으로 공정 유체 자체 또는 외부 소스에서 발생하는 얇은 유체 필름이 면 사이에 유지되어 마찰, 열 발생 및 마모를 줄입니다. 유막은 또한 회전면과 고정면 사이의 접촉으로 인해 발생하는 열을 제거하는 데 도움이 됩니다.

씰 표면은 누출을 최소화하기 위해 종종 몇 개의 밝은 밴드 내에서 매우 높은 평탄도로 겹쳐집니다. 일반적으로 약 1미크론 정도의 면 사이의 작은 간격을 통해 윤활을 위해 제어된 양의 유체가 통과하는 동시에 누출을 시간당 10방울의 최소 수준으로 유지합니다.

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2차 씰링 구성요소

O-링

O-링은 기계적 씰에 사용되는 가장 일반적인 유형의 보조 씰입니다. O-링은 홈에 안착되어 두 표면 사이에서 압축되어 누출을 방지하는 견고한 밀봉을 형성합니다.

O-링은 기계적 밀봉 내에서 정적 및 동적 응용 분야 모두에 사용됩니다. 고정 구성요소 사이의 정적 밀봉을 위해 O-링은 유체가 통과할 수 없도록 압축되어 제로 클리어런스로 만들어집니다. 동적 밀봉에서는 O-링이 밀봉을 유지하면서 약간의 움직임을 허용합니다.

웨지 및 V-링

웨지 및 V-링은 O-링의 대안으로 일부 기계적 씰 설계에 사용되는 특수 모양의 탄성 씰입니다. 이름에서 알 수 있듯이 웨지는 단면이 삼각형이고 V-링은 "V"처럼 보입니다.

이러한 맞춤형 프로파일을 사용하면 웨지와 V-링이 O-링에 비해 특정 상황에서 더 효과적으로 밀봉할 수 있습니다. 각진 표면은 압축 시 더욱 단단히 밀봉됩니다. 웨지는 밀봉된 압력 자체에 의해 에너지가 공급되는 단방향 밀봉에 자주 사용됩니다. V-링은 양방향 밀봉을 제공할 수 있습니다.

개스킷

개스킷은 가장 간단한 유형의 보조 씰입니다. 이는 일반적으로 두 개의 고정 표면 사이에 압축된 밀봉 재료의 평평한 조각입니다.

개스킷은 시트 재료로 다이컷팅되며 더 넓은 밀봉 영역에 사용됩니다. 개스킷은 기계적 씰 어셈블리의 외부 조인트를 밀봉하는 데 일반적입니다.

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기계적 부하 및 드라이브 구성 요소

스프링스

스프링은 일반적으로 기계적 씰에 사용되어 씰 면이 접촉된 상태를 유지하는 폐쇄력을 제공합니다. 몇 가지 주요 유형이 있습니다.

  • 단일 코일 스프링: 하나의 대형 코일 스프링을 사용하여 씰을 적재하는 심플한 디자인입니다. 경제적이지만 단일 스프링은 막히기 쉽고 균일한 하중을 제공하지 못합니다.
  • 다중 코일 스프링: 하나의 큰 스프링 대신 여러 개의 작은 스프링이 사용됩니다. 이를 통해 씰 표면에 보다 균일한 로딩이 가능하고 막힘이 줄어듭니다. 스프링은 부식 및 화학물질에 강한 재료로 만들 수도 있습니다.
  • 웨이브 스프링: 코일 스프링에 비해 축방향 공간을 적게 차지하는 단일 파형 스프링입니다. 웨이브 스프링은 보다 균일한 하중을 제공하지만 특수 제조가 필요합니다.

풀무

벨로우즈는 메카니칼 씰을 장착하는 또 다른 옵션입니다. 금속 벨로우즈는 스프링처럼 작동하는 용접 어셈블리이지만 회전 부품과 고정 부품 사이의 보조 씰 역할도 합니다.

벨로우즈는 샤프트 움직임에 탁월한 반응을 제공하고, 멈춰서 손상을 일으킬 수 있는 동적 O-링을 제거합니다. 고온, 고압 및 화학적으로 가혹한 환경에 이상적입니다.

드라이브 메커니즘

폐쇄력을 제공하는 스프링이나 벨로우즈 외에도 기계식 씰에는 씰 구성 요소의 회전을 구동하는 방법이 필요합니다. 일반적인 드라이브 메커니즘은 다음과 같습니다.

  • 엘라스토머 드라이브: 유연한 고무부분을 사용하여 회전을 전달합니다. 간단하고 경제적이지만 더 낮은 속도와 온도로 제한됩니다.
  • 긍정적인 추진력: 핀, 러그 또는 키는 회전을 위해 씰 구성 요소를 함께 잠급니다. 탄성 드라이브보다 더 높은 속도와 온도를 허용합니다.
  • 스프링 드라이브: 구동핀이나 러그가 스프링 자체에 내장되어 있습니다. 별도의 드라이브 구성 요소가 필요하지 않지만 신중한 설계가 필요합니다.
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금속 하드웨어 및 구조 부품

글랜드 및 씰 챔버

글랜드는 씰 챔버 또는 펌프 하우징에 대해 기계적 씰의 고정 부분을 제자리에 고정하는 금속 구성 요소입니다. 글랜드에는 배리어 유체의 순환을 허용하거나 플러시 계획을 씰 챔버에 연결하는 포트가 있습니다.

씰 챔버는 펌프 하우징의 공동이거나 기계적 씰이 설치되는 별도의 구성 요소입니다. 씰 면 한쪽에 공정 유체가 포함되어 있습니다. 씰 챔버는 열과 고형물을 제거하기 위해 씰 표면에서 공정 유체의 적절한 순환을 촉진하도록 설계되어야 합니다.

슬리브와 샤프트

슬리브는 메카니컬 씰이 설치된 영역의 펌프 샤프트에 꼭 맞는 원통형 구성 요소입니다. 그 목적은 공정 유체에 의한 마모 및 부식으로부터 샤프트를 보호하는 것입니다. 회전하는 씰 표면에 부드러운 작동 표면을 제공하기 위해 표면이 정밀하게 가공되었습니다.

일부 설계에서는 메카니컬 씰 회전면이 슬리브가 아닌 펌프 샤프트에 직접 장착됩니다. 그러나 샤프트를 제거할 필요 없이 씰 유지 관리가 더 쉬워지므로 슬리브가 더 일반적으로 사용됩니다.

칼라, 플랜지 및 잠금 링

칼라, 플랜지 및 잠금 링은 회전 부품을 축 방향으로 배치하고 고정하는 데 사용됩니다. 기계적 밀봉 샤프트 또는 슬리브에.

칼라는 슬리브나 샤프트 위로 미끄러져 들어가는 원통형 구성 요소로 일반적으로 고정 나사로 제자리에 고정됩니다. 이는 회전면 어셈블리가 장착될 표면을 제공하고 회전면을 구동하기 위해 토크를 전달합니다.

플랜지는 회전 씰 구성 요소의 위치를 지정하고 구동할 때 칼라와 유사한 기능을 수행하는 링 모양 구성 요소입니다. 일반적으로 O-링을 사용하여 샤프트나 슬리브에 밀봉됩니다.

잠금 링은 샤프트의 씰 글랜드와 같은 구성 요소를 축 방향으로 배치하는 데 사용됩니다. 샤프트나 슬리브의 가공된 홈에 꼭 맞고 축 방향 이동을 방지하기 위해 제자리에 고정됩니다.

씰 카트리지 및 사전 조립된 장치

오늘날 많은 기계식 씰은 개별 구성 요소가 아닌 사전 조립된 카트리지로 제공됩니다. 씰 카트리지에는 글랜드, 슬리브, 표면, 보조 씰, 공장에서 사전 조립 및 설정된 하드웨어를 포함한 모든 씰 부품이 포함되어 있습니다.

카트리지 씰을 사용하면 중요한 씰 치수와 면 하중이 미리 설정되어 있으므로 보다 쉽고 정확한 설치가 가능합니다. 전체 장치는 단일 구성 요소로 샤프트에 설치할 수 있습니다.

일부 메카니칼 씰은 씰 챔버 어셈블리 또는 SCA로 알려진 펌프 하우징과 함께 사전 조립된 완전한 장치로도 제공됩니다. 이러한 드롭인 장치에는 기계적 씰과 모든 배관 및 액세서리가 사전 배관된 씰 챔버가 포함되어 있습니다.

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씰 부품 재질 및 선택 기준

표면 재료 및 마찰학적 특성

씰 표면은 누출을 방지하는 주요 씰링 표면입니다. 일반적으로 단단하고 내마모성이 있는 재료로 만들어집니다. 면 재질 조합의 두 가지 주요 유형은 다음과 같습니다.

  1. 하드-하드 페이스 조합 : 이 설정에서는 고정면과 회전면이 모두 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드 또는 세라믹과 같은 단단한 재료로 만들어집니다. 경질-경질 조합은 탁월한 내마모성과 방열성을 제공합니다. 이는 고속, 고압 및 고온 응용 분야에 적합합니다.
  2. 하드-소프트 페이스 조합: 여기서 한 면은 단단한 재질로 되어 있고, 다른 면은 카본 그래파이트처럼 부드러운 재질로 되어 있습니다. 부드러운 면이 단단한 면과 일치하여 단단히 밀봉됩니다. 경질-연질 조합은 열 발생이 적고 저압 및 저속 응용 분야에 더 좋습니다.

열 발생을 최소화하고 씰 수명을 연장하려면 표면의 마찰 계수가 낮고 내마모성이 높아야 합니다.

PV(압력-속도) 한계는 과도한 마모나 열 발생 없이 페이스 재료가 견딜 수 있는 압력과 속도의 최대 조합을 나타내는 핵심 매개변수입니다.

2차 씰 엘라스토머 및 호환성

니트릴 고무(NBR), 플루오로엘라스토머(FKM), 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)와 같은 엘라스토머는 2차 씰에 일반적으로 선택됩니다.

엘라스토머의 선택은 공정 유체와의 호환성, 온도 범위 및 내화학성에 따라 달라집니다.

예를 들어, EPDM은 물과 순한 화학 물질에 적합한 반면, FKM은 고온 및 공격적인 화학 물질에 더 적합합니다.

금속 부품 재료 및 내식성

금속 부품은 일반적으로 스테인리스강, 황동 또는 기타 내식성 합금으로 만들어집니다.

금속 선택은 공정 유체의 부식성과 작동 환경에 따라 달라집니다. 예를 들어, 316 스테인리스강은 범용 응용 분야에 일반적으로 선택되는 반면, 부식성이 강한 화학 물질에는 하스텔로이(Hastelloy) 또는 티타늄이 필요할 수 있습니다.

온도, 압력, 속도 및 매체 고려 사항

고온은 엘라스토머의 품질을 저하시키고 금속 부품의 열팽창을 유발할 수 있습니다.

재료가 충분히 강하지 않으면 고압으로 인해 변형 및 누출이 발생할 수 있습니다.

회전 장비의 속도는 씰 표면의 PV 한계와 발열에 영향을 미칩니다.

매체의 화학적 조성, 점도 및 마모성도 재료 호환성 및 내마모성에 영향을 미칩니다.

Mechanical Seal의 요점은 무엇입니까?

기계적 밀봉에는 세 가지 주요 밀봉 지점이 있습니다. 고정 씰 면과 회전 씰 면 사이, 고정 씰 구성 요소와 펌프 하우징 사이, 회전 씰 구성 요소와 샤프트 사이.

탄탈륨 스프링을 기계적 밀봉에 사용할 수 있습니까?

예, 탄탈륨 스프링은 메카니컬 씰에 사용할 수 있습니다. 탄탈륨은 강하고 부식에 강한 금속으로 고온에서도 탄성을 유지하므로 메카니컬 씰의 스프링 재료로 사용하기에 적합합니다.

고정식 또는 회전식 부품이 기계적 씰의 펌프 유체와 계속 접촉되어 있습니까?

기계적 밀봉에서 고정 부분은 펌프 유체와 지속적으로 접촉된 상태를 유지합니다. 반면 회전부는 회전축과 연결되어 있어 유체와 직접 접촉하지 않습니다.

펌프의 임펠러 측에 메카니컬 씰을 사용하는 이유

메카니컬 씰이 장착되어 있습니다 회전축을 따라 유체가 누출되는 것을 방지하기 위해 펌프의 임펠러 측에 장착됩니다.

씰은 펌프 내부와 대기 사이의 압력 경계를 유지하여 효율적인 작동을 보장하고 오염을 방지합니다.

결론

요약하면, 다양한 응용 분야에서 씰링 시스템의 무결성과 효율성을 보장하려면 메카니컬 씰의 부품을 이해하는 것이 중요합니다.

기계적 씰에 대한 자세한 가이드를 방문하여 이러한 구성 요소가 어떻게 함께 작동하여 누출을 방지하고 시스템 압력을 유지하는지 자세히 알아보세요.

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